(57)【要約】【課題】継ぎ目の影響が少なく、かつ、表面に微細凹凸パターンを有するエンボスロールの製法、及び、このエンボスロールを使用した生産性、経済性に優れた転写シートの製法を提供する。【解決手段】表面に微細凹凸パターンが形成された平板を使用して、ロール表面に微細凹凸パターンを有するエンボスロールを製造するエンボスロールの製法。平板を円筒状に加工する工程と、円筒状物１８の内周部分に支持ロール２０を冷却嵌めする工程とを有する。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細凹凸パターンが形成された平板を使用して、ロール表面に前記微細凹凸パターンを有するエンボスロールを製造するエンボスロールの製法であって、
前記平板を円筒状に加工する工程と、
該円筒状物の内周部分に支持ロールを冷却嵌めする工程と、
を有することを特徴とするエンボスロールの製法。
【請求項２】
前記冷却嵌めの量がエンボスロールの使用温度において０．１ｍｍ以上である請求項１に記載のエンボスロールの製法。
【請求項３】
前記冷却嵌めする工程において、前記円筒状物の内周と前記支持ロールの外周との間隙に流体を供給する請求項１又は２のいずれか１項に記載のエンボスロールの製法。
【請求項４】
前記平板が、表面に微細凹凸パターンが形成された原盤より転写された金属板である請求項１、２又は３のいずれか１項に記載のエンボスロールの製法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載のエンボスロールを使用してシート状物の表面に微細凹凸パターンを形成することを特徴とする転写シートの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンボスロールの製法及び該エンボスロールを使用した転写シートの製法に係り、特に、ロールの外周面に規則的な微細凹凸パターンが形成されたエンボスロールの製法及び該エンボスロールを使用して光学シート等のシート状物を製造するのに好適な転写シートの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レンチキュラーレンズやフライアイレンズ等の平板状レンズ、電子ディスプレイ用途の光拡散シート、反射防止シート、輝度向上シート、光導波路シート等の光学シートが使用されている。このようなシート状物の製造は、平板状の金型を使用したプレス成形によるものと、エンボスロールを使用したロール成形によるものに大別される。
【０００３】
このうち、表面に微細凹凸パターンを有するものの製造は、プレス成形により行うのが一般的である。その理由は、平板状であればプレス金型の微細加工（たとえば、フォトエッチング）が容易だからである。その反面、プレス成形は生産性に劣るという欠点もある。すなわち、原料のシート状物とプレス金型とを積層し、ホットプレス内にセットし、加熱・加圧成形を行うが、１バッチのサイクルタイムが長く（たとえば、約１時間）、多段のホットプレスを使用したとしても、生産性は劣る。
【０００４】
一方、ロール成形によれば、連続加工が容易であり、生産性に優れている。その反面、ロール成形に使用するエンボスロールの微細加工が困難であるという課題がある。この課題に対処するべく提案されたものとして、可撓性を有する露光マスクを使用してロール型スタンパーを製作する構成が挙げられる（特許文献１参照）。
【０００５】
また、表面に微細凹凸パターンを有する薄板平板状の金型を、支持ロールの外周に巻き付けてエンボスロールを製作する構成も考えられる。このような薄板平板の巻き付け技術は、印刷の分野で多用されており、各種の方法が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１１０８４１号公報
【０００７】
【非特許文献１】
新・印刷技術入門、７２、７３頁、印刷学会出版部  ２００１年１０月発行（泉  和人  著）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の提案（特許文献１）のように、露光マスクを使用して微細加工する構成では、エンドレス（継ぎ目のない）のパターンをロール表面に形成できないという問題点がある。すなわち、微細パターンである程、継ぎ目を連続的に形成することが困難であり、ロールになじむ性質の露光マスクを使用してもこの点の解決にはならない。
【０００９】
また、表面に微細凹凸パターンを有する薄板平板状の金型を製作し、これを支持ロールの外周に巻き付けてエンボスロールを製作する構成の場合、継ぎ目を生じるのは避け得ず、また、エンボスロールの真円度を良好にすることも困難である。更に、巻き付け部分に応力集中を生じ易く、構造上不安定になるという不具合をも生じる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、継ぎ目の影響が少なく、かつ、表面に微細凹凸パターンを有するエンボスロールの製法、及び、このエンボスロールを使用した生産性、経済性に優れた転写シートの製法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、表面に微細凹凸パターンが形成された平板を使用して、ロール表面に前記微細凹凸パターンを有するエンボスロールを製造するエンボスロールの製法であって、前記平板を円筒状に加工する工程と、該円筒状物の内周部分に支持ロールを冷却嵌めする工程と、を有することを特徴とするエンボスロールの製法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、先ず、表面に微細凹凸パターンが形成された平板を円筒状に加工する。この際に、平板の継ぎ目の影響が極力少なくなるように加工できる。そして、この円筒状物の内側に支持ロールを冷却嵌めする。これにより、エンボスロールの真円度を良好にできる。
【００１３】
ここで、「冷却嵌め」とは、焼ばめと同様の技術思想のもとに行う作業である。「焼ばめ」とは、常温でははまり込まない程度の孔と軸とを、孔を加熱して膨張させた状態ではめ込んで、常温になって収縮してかたく固定されるようにすることをいう。これに対し、ここでいう「冷却嵌め」とは、常温でははまり込まない程度の円筒状物と支持ロールとを、支持ロールを冷却し収縮させた状態ではめ込んで、常温になって膨張してかたく固定されるようにすることをいう。
【００１４】
本発明において、前記冷却嵌めの量がエンボスロールの使用温度において０．１ｍｍ以上であることが好ましい。このような冷却嵌めの量とすれば、エンボスロールの使用に実用上耐え得るからであり、また、冷却嵌めが確実に行えるからである。
【００１５】
また、本発明において、前記冷却嵌めする工程において、前記円筒状物の内周と前記支持ロールの外周との間隙に流体を供給することが好ましい。このように、円筒状物と支持ロールとの間隙に流体を供給すれば、この流体が潤滑の効果を発揮し、嵌合作業が円滑に行えるからである。なお、流体は気体でも液体でも採用できる。
【００１６】
また、本発明において、前記平板が、表面に微細凹凸パターンが形成された原盤より転写された金属板であることが好ましい。エンボスロールとして使用する場合、ロール表面には通常は所定以上の硬度、縦弾性係数（ヤング率）等が要求されるが、金属板であればこれらの要求を満たすからである。また、金属板に直接微細凹凸パターンを形成できなくても、好適な材質の原盤の表面に微細凹凸パターンを形成し、これを電鋳等により転写して金属板にできるからである。たとえば、電鋳によるニッケル合金であれば、転写形状、機械的性能（硬度等）を満足できる。
【００１７】
また、本発明は、上記のエンボスロールを使用してシート状物の表面に微細凹凸パターンを形成することを特徴とする転写シートの製法を提供する。本発明によれば、ロールによる連続成形加工ができるので、ホットプレスによるバッチ処理に比べて品質安定性、生産性が大幅に向上し、大幅なコストダウンも可能となる。
【００１８】
なお、エンボスロールを使用した微細凹凸パターンの形成方法としては、ロールによるエンボス加工（加熱、加圧を伴う）のみならず、ＵＶ樹脂と紫外線による成形加工、ＥＢ溶液を使用した成形加工、ロールによるキャスティング加工、押し出し成形加工、溶液製膜法等、各種の加工方法が採用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係るエンボスロールの製法及び該エンボスロールを使用した転写シートの製法の好ましい実施の形態について詳説する。図１は、表面に微細凹凸パターンが形成された平板であるパターン板の製造フローを説明する断面図である。
【００２０】
パターン板１０の原料に使用する基板１２として、１５０ｍｍ角のシリコン基板を準備した。基板１２の表面にレジスト１４を所定厚さに塗布し、プレベークを行った（図１（ａ）に示される状態）。なお、基板１２とレジスト１４との付着力を向上させるべく、下地処理、たとえば、カップリング剤のコート、金属酸化膜の形成等も採用できる。
【００２１】
レジスト１４の層の表面にフォトマスク（図示略）を配して露光、現像処理を行うことにより、図１（ｂ）に示される状態となり、レジスト１４に所定の開口１４ａ、１４ａ…が形成される。
【００２２】
ポストベーク後にエッチングを行うことにより、図１（ｃ）に示される状態となり、更にレジスト１４を剥離すると図１（ｄ）に示される状態となり、基板１２の表面に微細凹凸パターンが形成された状態となる。この微細凹凸パターンは、グルーブ形状であり、ピッチが１．５μｍ、幅が１．０μｍ、深さが０．０６μｍである。この微細凹凸パターンは、基板１２の略全面に形成される。この基板１２が原盤となる。
【００２３】
次に、基板１２の表面に無電解メッキを施し、コンタクト層を形成した後に電鋳処理を行い、この反転型を形成する（図１（ｅ）に示される状態）。電鋳処理に使用する金属材料としては、たとえば、ニッケルを主体としたものが好ましく使用できる。電鋳処理により得られた反転型は、以降で母型１６として使用される。この母型１６を原盤である基板１２から剥離した状態が図１（ｆ）に示される。
【００２４】
この母型１６を使用して、原盤と同一の表面形状のパターン板１０を、電鋳処理により形成する。図１（ｇ）はこのパターン板１０の形成工程を示すものである。この際、１５０ｍｍ角サイズの母型１６を４枚１列に配して、平面サイズが２００×６２９ｍｍ、厚さが２００μｍのパターン板１０を得た。なお、各母型１６同士の間隔は１０ｍｍとした。
【００２５】
次に、このパターン板１０を円筒状に加工する。図２は、この円筒状物の形成方法を説明する概略図である。円筒状物１８として形成するためには、パターン板１０の両端部を接合する必要がある。この接合方法は、各種の手段が採用できるが、接合部分１８ａを小さくできるレーザ溶接、ＥＢ溶接（エレクトロンビーム溶接）等が好ましく採用できる。接合部分１８ａが外周側に盛り上がったような場合には、随時研磨加工等を施し修正することが好ましい。図２に示される円筒状物１８は、内径が２００ｍｍになるように加工した。
【００２６】
従来のようにパターンが形成された板をロールに直接取り付ける方法では、接合部分に大きな隙間ができたり、接合部分の修正が困難であったが、このように、先ずパターン板１０を円筒状物１８として形成させることにより、接合部分１８ａの修正が容易となる。
【００２７】
次に、この円筒状物１８の内周部分に支持ロール２０を冷却嵌めしてエンボスロール２２を形成する。図３は、このエンボスロール２２の形成方法を説明する概略図である。支持ロール２０としては、外径が２００．１５ｍｍ、有効長さが２００ｍｍのＳ４５Ｃ製のロールを使用した。円筒状物１８を室温に維持し、一方、支持ロール２０をドライアイスにより外径が１９９．８５ｍｍになるまで冷却し、その後、円筒状物１８内に支持ロール２０を嵌め込んだ。図３（ａ）、（ｂ）は、この過程を示している。
【００２８】
本発明においては、この嵌め合い量が重要であり、冷却嵌めの量がエンボスロールの使用温度において０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。冷却嵌めの量は、円筒状物１８の破断強度以内とすれば特に制限はないが、冷却嵌めの量を過大に設定した場合、冷却嵌めの作業は困難である。
【００２９】
このエンボスロールを使用して転写シートを製造する際の加工温度は、１５０度Ｃ前後である。円筒状物１８のニッケルの熱膨張係数は支持ロール２０のＳ４５Ｃの熱膨張係数より大きいものの、この加工温度の範囲であれば、冷却嵌めの量の０．１ｍｍ以上を確保でき、使用上問題となることはない。
【００３０】
なお、エンボスロールを使用して転写シートを製造する際の加工温度が更に高い場合には、支持ロール２０の外径を大きくして、冷却嵌めの量を更に大きくする必要がある。
【００３１】
支持ロール２０の材質を、ニッケルよりも熱膨張係数の大きいステンレス鋼とすれば、転写シートを製造する際の加工温度を高くする程、嵌め合いが強くなり好ましいが、転写シートを製造する際の加工圧力をあまり高くできないという制約もある。
【００３２】
本実施の形態において、従来より多用されている焼ばめを採用せず、冷却嵌めを採用するのは、部材の熱容量の観点による。すなわち、円筒状物１８は、板厚が小さく（本例では、２００μｍ）熱容量も僅かであり、加熱しても短時間で室温に復帰し易い。これに対し、支持ロール２０は使用時の強度を確保する点より、厚肉の円筒部材又はムク材の円柱材より形成され、熱容量も大きい。従って、冷却しても短時間で室温に復帰しにくく、作業性が良好だからである。
【００３３】
この際、冷却嵌めする工程において、円筒状物１８の内周と支持ロール２０の外周との間隙に圧縮空気を供給した。これにより、エアクッションの作用で（この圧縮空気が潤滑の効果を発揮し）、冷却嵌めが容易となった。この際供給する流体は圧縮空気に限定されるものではなく、他の気体（たとえば、窒素ガス）、液体（たとえば、水、潤滑油剤）であってもよい。
【００３４】
円筒状物１８の内周と支持ロール２０の外周との間隙に圧縮空気を供給する方法としては、たとえば、支持ロール２０の外周に微細な気体噴出孔を多数形成しておき、支持ロール２０の軸端より支持ロール２０内部を経由して圧縮空気を供給する構成が採り得る。
【００３５】
このように、円筒状物１８の内周と支持ロール２０の外周との間隙に圧縮空気を供給しながら円筒状物１８内に支持ロール２０を嵌め込む方法は、他の技術分野（たとえば、非特許文献１参照）では見られるものの、転写シートの製法においてはこれまで採用される例が皆無であった。本発明は、パターン板１０より円筒状物１８の成形、支持ロール２０と円筒状物１８との冷却嵌め、及び、円筒状物１８と支持ロール２０との間隙への流体の供給、の技術の組み合わせにより、良好な精度のエンボスロールの製法を提供するものである。
【００３６】
なお、供給する流体の圧力は９８０ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ２  ）以上とすることが好ましい。このような流体の圧力とすることにより、円筒状物１８が径方向に広げられ、嵌め合い作業が円滑に行える。
【００３７】
支持ロール２０と円筒状物１８との冷却嵌めが終了し、形成されたエンボスロール２２が常温に戻ることにより、支持ロール２０が膨張し、円筒状物１８との間で嵌め合い状態を形成し、一体化したエンボスロール２２となる。
【００３８】
次に、エンボスロール２２を使用してシート状物の表面に微細凹凸パターンを形成する工程について説明する。図４は、転写シートの形成方法を説明する概略図である。
【００３９】
図４において、原反ロール２４より所定速度で繰出される原料シート（シート状物）Ｗは、両面より予備加熱装置２６により所定温度まで予備加熱される。そして、原料シートＷは、加工温度に維持されたエンボスロール２２とニップロール２８で挟まれ加熱、加圧を受けることによりエンボス成形加工がなされる。次いで、原料シートＷは、ガイドロール３０に巻き掛けられることによりエンボスロール２２から剥離され、両面より冷却装置３２により冷却された後、転写シート３４として巻き取りロール３６に巻き取られる。
【００４０】
原料シート（シート状物）Ｗの材質としては、各種の樹脂材料等が使用でき、たとえば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン、ポリエステル、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等が好適に使用できる。また、複数の樹脂材料を２層又は３層に構成したシート状物も使用できる。
【００４１】
転写シート３４の用途がレンチキュラーレンズ等の平板状レンズ、電子ディスプレイ用途の光拡散シートのような透明体である場合には、原料シートＷには透明な樹脂材料等を使用できる。一方、転写シート３４の用途が電子ディスプレイ用途の反射防止シートのような反射体である場合には、原料シートＷには、たとえば、中間層にアルミニウム膜を設けた３層構造のラミネートシートを使用できる。
【００４２】
予備加熱装置２６としては、図示の例では、ヒータによる輻射加熱が採用されているが、これに限定されるものではなく、各種の方式が採用できる。
【００４３】
エンボスロール２２とニップロール２８の加熱手段としては、たとえば、ロータリージョイントを経由してロール内に熱媒を循環させる構成、ロール内にシースヒータを配する構成、ロールの表面近傍に加熱手段を設ける構成等が採用できる。加工温度、加工圧力は、エンボスロール２２表面のパターン形状、原料シートＷの材質、原料シートＷの走行速度等によって適宜の範囲を選択できる。
【００４４】
冷却装置３２としては、図示の例では、エアブローによる冷却方法が採用されているが、これに限定されるものではなく、各種の方式が採用できる。
【００４５】
なお、エンボスロールを使用した微細凹凸パターンの形成方法としては、図４に示されるような、ロールによるエンボス加工のみならず、ＵＶ樹脂と紫外線による成形加工、ＥＢ溶液を使用した成形加工、ロールによるキャスティング加工（キャスティングロールとして使用）、押し出し成形加工、溶液製膜法（シームレスベルト・キャスティングロールとして使用）等、各種の加工方法が採用できる。これらはいずれも公知の技術であることより、詳細な説明は省略する。
【００４６】
たとえば、ＵＶ樹脂と紫外線による成形加工の場合には、搬送用のウェブ（帯状可撓性支持体）上に所定厚さのＵＶ樹脂（紫外線硬化樹脂）を形成し、エンボスロール２２でＵＶ樹脂にエンボス成形加工した直後に紫外線を照射しＵＶ樹脂を硬化させる。
【００４７】
以上、本発明に係るエンボスロールの製法及び該エンボスロールを使用した転写シートの製法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００４８】
たとえば、本実施形態においては、電鋳により母型１６、パターン板１０等を形成したが、電鋳が困難な場合等には、原盤としての基板１２を直接パターン板１０に加工することもできる。この際、パターン板１０の基板１２が配される部分を予め切り抜いておき、基板１２が嵌め込まれた後に、パターン板１０と基板１２とを溶接等により固定する。
【００４９】
また、本実施形態において、パターン板１０の原料に使用する基板１２の微細凹凸パターン形成は、フォトエッチングによりなされたが、これ以外の加工方法、たとえば、レーザ加工、超音波加工等、公知の各種加工方法が採用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先ず、表面に微細凹凸パターンが形成された平板を円筒状に加工する。この際に、平板の継ぎ目の影響が極力少なくなるように加工できる。そして、この円筒状物の内側に支持ロールを冷却嵌めする。これにより、エンボスロールの真円度を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン板の製造フローを説明する断面図
【図２】円筒状物の形成方法を説明する概略図
【図３】エンボスロールの形成方法を説明する概略図
【図４】転写シートの形成方法を説明する概略図
【符号の説明】
１０…パターン板、１２…基板、１４…レジスト、１６…母型、１８…円筒状物、２０…支持ロール、２２…エンボスロール、２４…原反ロール、２６…予備加熱装置、２８…ニップロール、３０…ガイドロール、３２…冷却装置、３４…転写シート、３６…巻き取りロール、Ｗ…原料シート（シート状物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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